1, Photovoltaic End Demanada: la demanda de capacitat instal·lada fotovoltaica és forta i la demanda de polisilicó es reverteix en funció de la previsió de capacitat instal·lada
1.1. Consum de polisílic: el globalEl volum de consum augmenta constantment, principalment per a la generació d’energia fotovoltaica
Els darrers deu anys, el globalpolisílicEl consum ha continuat augmentant i la proporció de la Xina ha continuat expandint -se, dirigida per la indústria fotovoltaica. Del 2012 al 2021, el consum global de polisílic va mostrar generalment una tendència a l’alça, que va passar de 237.000 tones a unes 653.000 tones. El 2018, es va introduir la nova política fotovoltaica de la Xina, que va reduir clarament la taxa de subvenció per a la generació d’energia fotovoltaica. La capacitat fotovoltaica recentment instal·lada va caure un 18% interanual i la demanda de polisílic es va veure afectada. Des del 2019, l’estat ha introduït diverses polítiques per promoure la paritat de la graella de la fotovoltaica. Amb el ràpid desenvolupament de la indústria fotovoltaica, la demanda de polisílic també ha entrat en un període de ràpid creixement. Durant aquest període, la proporció del consum de polisílic de la Xina en el consum global total va continuar augmentant, del 61,5% el 2012 al 93,9% el 2021, principalment a causa de la indústria fotovoltaica en desenvolupament ràpid de la Xina. Des de la perspectiva del patró de consum global de diferents tipus de polisílic el 2021, els materials de silici utilitzats per a les cèl·lules fotovoltaiques representaran almenys el 94%, dels quals el polisílic de qualitat solar i el silici granular representen el 91%i el 3%, respectivament, mentre que el polisílic de qualitat electrònica que es pot utilitzar per als xips representa el 94%. La proporció és del 6%, cosa que demostra que la demanda actual de polisílic està dominada per la fotovoltaica. S’espera que amb l’escalfament de la política de doble carboni, la demanda de capacitat instal·lada fotovoltaica es farà més forta i el consum i la proporció de polisílic de qualitat solar continuaran augmentant.
1.2. Herada de silici: La hòstia de silici monocristal·lina ocupa el corrent principal, i la tecnologia Czochralski contínua es desenvolupa ràpidament
L’enllaç directe a baix de Polysilicon són hòsties de silici i actualment la Xina domina el mercat global de les hòsties de silici. Del 2012 al 2021, la capacitat de producció i la producció d’hòsties de silici global i xinesa van continuar augmentant i la indústria fotovoltaica va continuar en auge. Les hòsties de silici serveixen com a pont que connecta materials i bateries de silici, i no hi ha cap càrrega en la capacitat de producció, de manera que continua atraient un gran nombre d’empreses per entrar a la indústria. El 2021, els fabricants d’hòsties de silici xinès s’havien expandit significativamentproduccióCapacitat fins a la producció de 213,5GW, que va impulsar la producció global de les hòsties de silici per augmentar fins a 215,4GW. Segons la capacitat de producció existent i recentment augmentada a la Xina, s’espera que la taxa de creixement anual es mantingui del 15-25% en els pròxims anys, i la producció d’hòsties de la Xina encara mantindrà una posició dominant absoluta al món.
El silici policristal·lí es pot convertir en linots de silici policristal·lina o varetes de silici monocristal·lines. El procés de producció dels lingots de silici policristal·lí inclou principalment mètodes de colada i mètode de fusió directa. Actualment, el segon tipus és el mètode principal i la taxa de pèrdua es manté bàsicament al voltant d’un 5%. El mètode de colada es fon principalment el material de silici al gresol primer, i després el llançarà en un altre gresol preescalfat per refrigerar -lo. Controlant la velocitat de refrigeració, el lingot de silici policristal·lí és llançat per la tecnologia de solidificació direccional. El procés de fusió en calent del mètode de fusió directa és el mateix que el del mètode de colada, en què el polisílic es fon directament al gresol primer, però el pas de refrigeració és diferent del mètode de colada. Tot i que els dos mètodes són de naturalesa molt similar, el mètode de fusió directa només necessita un gresol i el producte de polisílic produït és de bona qualitat, cosa que propicia el creixement dels lingots de silici policristal·lina amb una millor orientació i el procés de creixement és fàcil d’automatitzar, cosa que pot fer que la posició interna de la reducció d’error cristall. Actualment, les principals empreses de la indústria de materials d’energia solar generalment utilitzen el mètode de fusió directa per fer linots de silici policristal·lina, i el contingut de carboni i oxigen són relativament baixos, que es controlen per sota de 10 pppma i 16 ppma. En el futur, la producció d’ingots de silici policristal·lina encara estarà dominat pel mètode de fusió directa i la taxa de pèrdua es mantindrà al voltant del 5% en cinc anys.
La producció de barres de silici monocristal·lines es basa principalment en el mètode Czochralski, complementada pel mètode de fusió de la zona de suspensió vertical i els productes produïts pels dos tenen usos diferents. El mètode Czochralski utilitza la resistència al grafit per escalfar el silici policristal·lí en un gresol de quars d’alta puresa en un sistema tèrmic de tub recte per fondre’l, després inserir el cristall de llavors a la superfície de la fusió per a la fusió i girar el cristall de llavors mentre s’inverteix el cru. , el cristall de llavors s’eleva lentament cap amunt i el silici monocristalí s’obté mitjançant els processos de sembra, amplificació, gir de l’espatlla, creixement de diàmetre igual i acabat. El mètode de fusió de la zona flotant vertical fa referència a fixar el material policristal·lí d’alta puresa columnar a la cambra del forn, moure la bobina metàl·lica lentament al llarg de la direcció de longitud policristal·lina i passar per la policristalina columnar i passar una freqüència de radiofreqüència d’alta potència a la bobina de la bobina metàl·lica de la bobina metàl·lica de la bobina metàl·lica de la bobina de la bobina de la bobina de la bobina de la bobina de la bobina de la bobina de la bobina de la bobina Es va moure, la fusió es recristal·litza per formar un sol cristall. A causa dels diferents processos de producció, hi ha diferències en els equips de producció, els costos de producció i la qualitat del producte. Actualment, els productes obtinguts pel mètode de fusió de la zona tenen alta puresa i es poden utilitzar per a la fabricació de dispositius semiconductors, mentre que el mètode Czochralski pot complir les condicions per produir silici de cristall únic per a cèl·lules fotovoltaiques i té un cost inferior, de manera que és el mètode principal. El 2021, la quota de mercat del mètode de tracció directa és d'aproximadament el 85%i s'espera que augmenti lleugerament en els propers anys. Es preveu que les quotes de mercat el 2025 i el 2030 siguin del 87% i del 90% respectivament. Pel que fa a la fusió del districte de silici de cristall, la concentració de la indústria del silici de cristall únic del districte és relativament alta al món. Adquisició), Topsil (Dinamarca). En el futur, l'escala de sortida del silici de cristall únic fos no augmentarà significativament. El motiu és que les tecnologies relacionades amb la Xina són relativament endarrerides en comparació amb el Japó i Alemanya, especialment la capacitat dels equips de calefacció d’alta freqüència i les condicions del procés de cristal·lització. La tecnologia de cristall únic de silici fusionat en una zona de gran diàmetre requereix que les empreses xineses continuïn explorant -se per si mateixes.
El mètode Czochralski es pot dividir en tecnologia de tir de cristall continu (CCZ) i una tecnologia de tirada de cristall repetida (RCZ). Actualment, el mètode principal de la indústria és RCZ, que es troba en la fase de transició de RCZ a CCZ. Els passos de tir i alimentació de cristalls únics són independents els uns dels altres. Abans de cada tirada, el lingot de cristall únic s’ha de refredar i treure a la cambra de la porta, mentre que CCZ es pot adonar d’alimentació i fondre’s mentre es tira. RCZ és relativament madur i hi ha poc marge per a la millora tecnològica en el futur; mentre que CCZ té els avantatges de la reducció de costos i la millora de l’eficiència i es troba en una etapa de desenvolupament ràpid. En termes de cost, en comparació amb RCZ, que triga aproximadament 8 hores abans que es dibuixi una sola vareta, CCZ pot millorar molt l’eficiència de producció, reduir el cost de gresol i el consum d’energia eliminant aquest pas. La producció total del forn és superior al 20% superior a la de RCZ. El cost de producció és superior al 10% inferior a la RCZ. En termes d’eficiència, CCZ pot completar el dibuix de 8-10 varetes de silici de cristall únic dins del cicle de vida del gresol (250 hores), mentre que RCZ només pot completar aproximadament 4 i l’eficiència de producció es pot augmentar un 100-150%. En termes de qualitat, CCZ té una resistivitat més uniforme, un menor contingut d’oxigen i una acumulació més lenta d’impureses metàl·liques, per la qual cosa és més adequat per a la preparació de hòsties de silici de cristall únic de tipus N, que també es troben en un període de desenvolupament ràpid. Actualment, algunes empreses xineses han anunciat que tenen tecnologia CCZ, i que la ruta de les hòsties de silici monocristal·lí granular de silici-CCZ-N-tipus ha estat bàsicament clara, i fins i tot ha començat a utilitzar materials de silici 100% granular. . En el futur, CCZ substituirà bàsicament RCZ, però es necessitarà un procés determinat.
El procés de producció de les hòsties de silici monocristal·lí es divideix en quatre passos: tirar, tallar, tallar, netejar i ordenar. L’aparició del mètode de tall de fil de diamants ha reduït molt la taxa de pèrdua de tall. El procés de tir de cristall s'ha descrit anteriorment. El procés de tall inclou les operacions de truncament, quadrats i xampinades. El tall és utilitzar una màquina de tallar per tallar el silici columnar en hòsties de silici. La neteja i l’ordenació són els passos finals en la producció d’hòsties de silici. El mètode de tall de filferro de diamants té avantatges evidents respecte al mètode tradicional de tall de filferro de morter, que es reflecteix principalment en el consum de temps curt i la baixa pèrdua. La velocitat del filferro de diamants és cinc vegades més que del tall tradicional. Per exemple, per a un tall de cintura única, el tall de cable de morter tradicional triga unes 10 hores i el tall de fil de diamants només triga unes 2 hores. La pèrdua de tall de fil de diamants també és relativament petita, i la capa de dany causada per un tall de fil de diamants és menor que la del tall de fil de morter, que és propici per tallar hòsties de silici més primes. En els darrers anys, per tal de reduir les pèrdues de tall i els costos de producció, les empreses s’han convertit en mètodes de tall de filferro de diamants i el diàmetre de les barres de bus de filferro de diamants baixen i baixa. El 2021, el diàmetre de la barra de filferro de diamants serà de 43-56 μm, i el diàmetre de la barra de filferro de diamants usada per a les hòsties de silici monocristal·lí disminuirà molt i continuarà disminuint. Es calcula que el 2025 i el 2030, els diàmetres de les barres de filferro de diamants que s’utilitzen per tallar les hòsties de silici monocristal·lines seran de 36 μm i 33 μm, respectivament, i els diàmetres de les barres de fil de diamants utilitzades per tallar les llenyes de silici policristal·lines seran de 51 μm i 51 μm, respectivament. Això es deu al fet que hi ha molts defectes i impureses en les hòsties de silici policristal·lí, i els cables prims són propensos a la ruptura. Per tant, el diàmetre de la barra de filferro de diamant usat per a la tall de hòstia de silici policristal·lí és més gran que el de les hòsties de silici monocristal·lí i, a mesura que la quota de mercat de les hòsties de silici policristal·lí disminueix gradualment, s’utilitza per a la silici policristal·lina la reducció del diàmetre de les brosses de diàmons tallades per slices s’ha reduït.
Actualment, les hòsties de silici es divideixen principalment en dos tipus: hòsties de silici policristal·lí i hòsties de silici monocristal·lí. Les hòsties de silici monocristal·lines tenen els avantatges de la vida útil de la llarga i la alta eficiència de conversió fotoelèctrica. Les hòsties de silici policristal·lines estan compostes per grans de cristall amb diferents orientacions del pla de cristall, mentre que les hòsties de silici de cristall soles estan fetes de silici policristal·lí com a matèries primeres i tenen la mateixa orientació del pla de cristall. En aparença, les hòsties de silici policristal·lines i les hòsties de silici de cristall simples són blaves i marrons negres. Com que els dos es tallen dels lingots de silici policristal·lins i de les varetes de silici monocristal·lines, respectivament, les formes són quadrades i quasi-quadrades. La vida útil de les hòsties de silici policristal·lí i les hòsties de silici monocristal·lines és d’uns 20 anys. Si el mètode d’envasament i l’entorn d’ús són adequats, la vida útil pot arribar a més de 25 anys. En general, la vida útil de les hòsties de silici monocristal·lí és lleugerament més llarga que la de les hòsties de silici policristal·lí. A més, les hòsties de silici monocristal·lines també són lleugerament millors en l’eficiència de conversió fotoelèctrica i la seva densitat de luxació i les seves impureses metàl·liques són molt menors que les de les hòsties de silici policristal·lí. L’efecte combinat de diversos factors fa que el transportista minoritari tingui una vida útil de cristalls simples desenes de vegades superior a la de les hòsties de silici policristal·lí. Mostrant així l’avantatge de l’eficiència de la conversió. El 2021, la major eficiència de conversió de les hòsties de silici policristal·lí serà al voltant del 21%i la de les hòsties de silici monocristal·lines arribaran fins al 24,2%.
A més de la llarga vida i l’alta eficiència de conversió, les hòsties de silici monocristal·lines també tenen l’avantatge d’aprimament, que és propici per reduir el consum de silici i els costos d’hòsties de silici, però presten atenció a l’augment de la taxa de fragmentació. L’aprimament de les hòsties de silici ajuda a reduir els costos de fabricació i el procés actual de tall pot satisfer les necessitats d’aprimament, però el gruix de les hòsties de silici també ha de satisfer les necessitats de la fabricació de cèl·lules aigües avall i de components. En general, el gruix de les hòsties de silici ha estat disminuint en els darrers anys i el gruix de les hòsties de silici policristal·lí és significativament més gran que el de les hòsties de silici monocristal·lines. Les hòsties de silici monocrystalline es divideixen en les hòsties de silici de tipus N i les hòsties de silici de tipus P, mentre que les hòsties de silici de tipus N inclouen principalment l’ús de la bateria Topcon i l’ús de la bateria HJT. El 2021, el gruix mitjà de les hòsties de silici policristal·lí és de 178 μm, i la manca de demanda en el futur els impulsarà a continuar. Per tant, es preveu que el gruix disminuirà lleugerament del 2022 al 2024 i el gruix es mantindrà a uns 170 μm després del 2025; El gruix mitjà de les hòsties de silici monocristal·lí de tipus P és d’uns 170 μm, i s’espera que caigui a 155 μm i 140 μm en 2025 i 2030. Entre les hòsties de silici monocristal·lí del tipus N Les cèl·lules són de 165 μm. 135 μm.
A més, la producció d’hòsties de silici policristal·lí consumeix més silici que les hòsties de silici monocristal·lines, però els passos de producció són relativament senzills, cosa que aporta avantatges de costos a les hòsties de silici policristal·lí. El silici policristal·lí, com a matèria primera comuna per a les hòsties de silici policristal·lí i les hòsties de silici monocristal·lí, té un consum diferent en la producció de tots dos, que es deu a les diferències en els passos de puresa i producció dels dos. El 2021, el consum de silici de lingot policristal·lí és de 1,10 kg/kg. S’espera que la inversió limitada en investigació i desenvolupament comporti petits canvis en el futur. El consum de silici de la barra de tracció és de 1.066 kg/kg, i hi ha una certa sala per a l’optimització. Es preveu que sigui 1,05 kg/kg i 1.043 kg/kg el 2025 i el 2030, respectivament. En el procés de tir de cristall únic, es pot aconseguir la reducció del consum de silici de la vareta tiradora reduint la pèrdua de neteja i trituració, controlant estrictament l’entorn de producció, reduint la proporció de imprimadors, millorant el control de precisió i optimitzant la tecnologia de classificació i processament de materials de silici degradats. Tot i que el consum de silici de silici policristal·lí és elevat, el cost de producció de les hòsties de silici policristal·lí és relativament elevat, ja que els lingots de silici policristal·lins es produeixen per un lingot de fusió calenta, mentre que els ingots de silici monocristal·lins solen produir-se per un creixement lent en czochralski amb forns de cristalls simples, que consumeixen relativament un poder relativament alt. Baix. El 2021, el cost mitjà de producció de les hòsties de silici monocristal·lí serà d’uns 0,673 yuan/w, i el de les hòsties de silici policristal·lí serà de 0,66 yuan/w.
A mesura que disminueix el gruix de l’hòstia de silici i disminueix el diàmetre de la barra del fil de diamants, augmentarà la sortida de canyes de silici/lingots de diàmetre igual per quilogram i el nombre de varetes de silici de cristall d’un mateix pes serà superior a la dels linots de silici policrystal·lina. En termes de potència, la potència utilitzada per cada hòstia de silici varia segons el tipus i la mida. El 2021, la sortida de barres quadrades monocristal·lines de mida p de 166 mm és d’uns 64 peces per quilogram i la sortida d’ingots quadrats policristal·lins és d’unes 59 peces. Entre les hòsties de silici de cristall únic de tipus P, la sortida de canyes quadrades monocristal·lines de 158,75 mm és d’unes 70 peces per quilogram, la sortida de mides de m de 182 mm de mida p hi ha aproximadament 53 peces perces per quilograma i la sortida de p-type 210 mm de mida única de cristall únic per cristall únic per kilogram is entre 53 trossos. La sortida de la barra quadrada és d’unes 40 peces. Des del 2022 fins al 2030, l’aprimament continu de les hòsties de silici donarà lloc sens dubte a un augment del nombre de canyes/lingots de silici del mateix volum. El diàmetre menor de la barra de bus de diamant i la mida de partícules mitjanes també ajudarà a reduir les pèrdues de tall, augmentant així el nombre de hòsties produïdes. quantitat. Es calcula que el 2025 i el 2030, la sortida de canyes quadrades monocristal·lines de tipus P de 166 mm és d’uns 71 i 78 peces per quilogram, i la sortida de lingots policristal·lins és de 62 i 62 peces, que es deu a la baixa quota de mercat de les hòsties de silicona policristal·lina que és difícil fer un progrés tecnològic significatiu. Hi ha diferències en el poder de diferents tipus i mides de les hòsties de silici. Segons les dades de l’anunci de la potència mitjana de les hòsties de silici de 158,75 mm és d’uns 5,8W/peça, la potència mitjana de les hòsties de silici de 166 mm és d’uns 6,25W/peça i la potència mitjana de les hòsties de silici de 182 mm és d’uns 6,25W/peça. La potència mitjana de la hòstia de silici de mida és d’uns 7,49W/peça i la potència mitjana de la hòstia de silici de 210 mm és d’uns 10W/peça.
En els darrers anys, les hòsties de silici s’han desenvolupat gradualment en la direcció de gran mida, i la mida gran és propici per augmentar la potència d’un sol xip, diluint així el cost no silicon de les cèl·lules. No obstant això, l’ajust de la mida de les hòsties de silici també ha de tenir en compte problemes de concordança i estandardització aigües avall i aigües avall, especialment la càrrega i els problemes de corrent elevats. Actualment, hi ha dos campaments al mercat sobre la futura direcció de desenvolupament de la mida de l’hòstia de silici, a saber, de 182 mm i de la mida de 210 mm. La proposta de 182mm prové principalment de la perspectiva de la integració de la indústria vertical, basada en la consideració de la instal·lació i el transport de cèl·lules fotovoltaiques, la potència i l’eficiència dels mòduls i la sinergia entre aigües amunt i aigües avall; mentre que 210 mm prové principalment de la perspectiva del cost de la producció i del cost del sistema. La producció de hòsties de silici de 210 mm va augmentar més del 15% en el procés de dibuix de les barres d’un sol fum, el cost de producció de bateries aigües avall es va reduir en uns 0,02 yuan/p, i el cost total de la construcció de la central elèctrica es va reduir en uns 0,1 iuan/w. En els propers anys, s’espera que les hòsties de silici amb una mida inferior a 166 mm s’eliminin gradualment; Els problemes de concordança aigües amunt i aigües avall de les hòsties de silici de 210 mm es resoldran de manera eficaç i el cost es convertirà en un factor més important que afecta la inversió i la producció d’empreses. Per tant, la quota de mercat de les hòsties de silici de 210 mm augmentarà. Augment constant; Herada de silici de 182 mm es convertirà en la mida principal del mercat en virtut dels seus avantatges en la producció integrada verticalment, però amb el desenvolupament innovador de la tecnologia d'aplicacions de silici de 210 mm, 182mm donarà pas a ella. A més, és difícil que les hòsties de silici de mida més gran s’utilitzin àmpliament al mercat en els pròxims anys, perquè el cost laboral i el risc d’instal·lació de les hòsties de silici de gran mida augmentaran molt, cosa que és difícil compensar els estalvis en els costos de producció i els costos del sistema. . El 2021, les mides de les hòsties de silici al mercat inclouen 156,75mm, 157mm, 158,75mm, 166mm, 182mm, 210mm, etc. Entre ells, la mida de 158,75mm i 166mm va representar el 50% del total i la mida de 156,75mm va disminuir a 5%, que es substituirà gradualment en el futur; 166mm és la solució de mida més gran que es pot actualitzar per a la línia de producció de bateries existent, que serà la mida més gran dels darrers dos anys. Pel que fa a la mida de la transició, s’espera que la quota de mercat sigui inferior al 2% el 2030; La mida combinada de 182mm i 210mm representarà el 45% el 2021 i la quota de mercat augmentarà ràpidament en el futur. Es preveu que la quota total de mercat del 2030 superi el 98%.
En els darrers anys, la quota de mercat del silici monocristal·lí ha continuat augmentant i ha ocupat la posició principal del mercat. Del 2012 al 2021, la proporció de silici monocristal·lí va passar de menys del 20% al 93,3%, un augment significatiu. El 2018, les hòsties de silici al mercat són principalment hòsties de silici policristal·lí, representant més del 50%. El motiu principal és que els avantatges tècnics de les hòsties de silici monocristal·lines no poden cobrir els desavantatges dels costos. Des del 2019, a mesura que l’eficiència de conversió fotoelèctrica de les hòsties de silici monocristal·lí ha superat significativament la de les hòsties de silici policristal·lí, i el cost de producció de les hòsties de silici monocristal·lí ha continuat disminuint amb el progrés tecnològic, la quota de mercat de les hòsties de silici monocristal·lina ha continuat augmentant, convertint -se en el mainer al mercat. producte. S’espera que la proporció d’hòsties de silici monocristal·lí arribi al voltant del 96% el 2025 i la quota de mercat de les hòsties de silici monocristal·lí arribarà al 97,7% el 2030. (Font de l’informe: Future Think Tank)
1.3. Bateries: les bateries PERC dominen el mercat i el desenvolupament de bateries de tipus N empeny la qualitat del producte
L’enllaç mitjà de la cadena de la indústria fotovoltaica inclou cèl·lules fotovoltaiques i mòduls de cèl·lules fotovoltaiques. El processament de les hòsties de silici a les cèl·lules és el pas més important per realitzar la conversió fotoelèctrica. Es necessiten uns set passos per processar una cèl·lula convencional d’una hòstia de silici. Primer, poseu la hòstia de silici a l’àcid hidrofluòric per produir una estructura de camussa semblant a la piràmide a la seva superfície, reduint així la reflectivitat de la llum del sol i augmentant l’absorció de la llum; El segon és que el fòsfor es difon a la superfície d’un costat de l’hòstia de silici per formar una unió PN i la seva qualitat afecta directament l’eficiència de la cèl·lula; El tercer és eliminar la unió PN formada al costat de l’hòstia de silici durant l’etapa de difusió per evitar el curtcircuit de la cèl·lula; Una capa de pel·lícula de nitrur de silici està recoberta del costat on es forma la unió PN per reduir la reflexió de la llum i, alhora, augmentar l'eficiència; El cinquè és imprimir elèctrodes metàl·lics a la part frontal i posterior de la hòstia de silici per recollir portadors minoritaris generats per fotovoltaics; El circuit imprès a l’etapa d’impressió està sinteritzat i format, i s’integra amb l’hòstia de silici, és a dir, la cel·la; Finalment, es classifiquen les cèl·lules amb diferents eficiències.
Les cèl·lules de silici cristal·lines es solen fer amb hòsties de silici com a substrats, i es poden dividir en cèl·lules de tipus P i cèl·lules de tipus N segons el tipus de hòsties de silici. Entre elles, les cèl·lules de tipus N tenen una major eficiència de conversió i substitueixen gradualment les cèl·lules de tipus P en els darrers anys. Les hòsties de silici de tipus P estan fetes amb silici dopant amb bor, i les hòsties de silici de tipus N són de fòsfor. Per tant, la concentració d’element de bor a la hòstia de silici del tipus N és menor, inhibint així l’enllaç de complexos de boro-oxigen, millorant la vida del transportista minoritari del material de silici i, alhora, no hi ha cap atenuació induïda fotogràfica a la bateria. A més, els transportistes minoritaris de tipus N són forats, els transportistes minoritaris de tipus P són electrons i la secció transversal de la majoria dels àtoms d’impuresa per als forats és menor que la dels electrons. Per tant, el transportista minoritari de la cèl·lula de tipus N és més elevada i la taxa de conversió fotoelèctrica és més elevada. Segons les dades de laboratori, el límit superior de l’eficiència de conversió de les cèl·lules del tipus P és del 24,5%, i l’eficiència de conversió de cèl·lules de tipus N és de fins a un 28,7%, de manera que les cèl·lules de tipus N representen la direcció de desenvolupament de la tecnologia futura. El 2021, les cèl·lules de tipus N (principalment incloses les cèl·lules heterojuncionals i les cèl·lules Topcon) tenen costos relativament elevats, i l'escala de producció en massa continua sent petita. La quota de mercat actual és aproximadament del 3%, que és bàsicament la mateixa que la del 2020.
El 2021, es millorarà significativament l’eficiència de conversió de les cèl·lules de tipus N i s’espera que hi hagi més espai per al progrés tecnològic en els propers cinc anys. El 2021, la producció a gran escala de cèl·lules monocristal·lines de tipus P utilitzarà la tecnologia PERC i l'eficiència mitjana de conversió arribarà al 23,1%, un augment de 0,3 punts percentuals en comparació amb el 2020; L’eficiència de conversió de cèl·lules de silici negre policristal·lines que utilitzen tecnologia PERC arribarà al 21,0%, en comparació amb el 2020. Augment anual de 0,2 punts percentuals; La millora convencional de l’eficiència de les cèl·lules de silici negre policristal·lí no és forta, l’eficiència de conversió el 2021 serà aproximadament un 19,5%, només un 0,1 punt percentual i l’espai de millora de l’eficiència futura és limitada; L’eficiència mitjana de conversió de les cèl·lules PERC monocristal·lines del lingot és del 22,4%, la qual cosa és de 0,7 punts percentuals inferiors a la de les cèl·lules Monocrystallines; L’eficiència mitjana de conversió de les cèl·lules Topcon tipus N arriba al 24%i l’eficiència mitjana de conversió de les cèl·lules d’heterojunció arriba al 24,2%, ambdues millorades en comparació amb el 2020, i l’eficiència mitjana de conversió de les cèl·lules IBC arriba al 24,2%. Amb el desenvolupament de la tecnologia en el futur, les tecnologies de bateries com TBC i HBC també poden continuar avançant. En el futur, amb la reducció dels costos de producció i la millora del rendiment, les bateries de tipus N seran una de les principals direccions de desenvolupament de la tecnologia de bateries.
Des de la perspectiva de la ruta de la tecnologia de la bateria, l’actualització iterativa de la tecnologia de bateries ha passat principalment per BSF, PERC, Topcon basada en la millora de PERC i HJT, una nova tecnologia que subverteix PERC; Topcon es pot combinar més amb IBC per formar TBC, i HJT també es pot combinar amb IBC per convertir -se en HBC. Les cèl·lules monocristal·lines de tipus P utilitzen principalment la tecnologia PERC, les cèl·lules policristal·lines de tipus P inclouen cèl·lules policristal·lines de silici negre i cèl·lules monocristal·lines de lingot Es barreja amb cristall únic i policristal·lí es fa mitjançant una sèrie de processos de processament. Com que utilitza essencialment una via de preparació policristal·lina, s’inclou a la categoria de cèl·lules policristal·lines de tipus p. Les cèl·lules de tipus N inclouen principalment cèl·lules monocristal·lines de Topcon, cèl·lules monocristal·lines HJT i cèl·lules monocristal·lines IBC. El 2021, les noves línies de producció massiva encara estaran dominades per les línies de producció de cèl·lules PERC i la quota de mercat de les cèl·lules PERC augmentarà encara més fins al 91,2%. Com que la demanda del producte de projectes a l'aire lliure i domèstic s'ha concentrat en productes d'alta eficiència, la quota de mercat de les bateries BSF baixarà del 8,8% al 5% el 2021.
1.4. Mòduls: El cost de les cèl·lules compta la part principal i la potència dels mòduls depèn de les cèl·lules
Els passos de producció dels mòduls fotovoltaics inclouen principalment la interconnexió cel·lular i la laminació, i les cèl·lules representen una part important del cost total del mòdul. Com que el corrent i la tensió d’una sola cèl·lula són molt petites, les cèl·lules s’han d’interconnectar a través de les barres de bus. Aquí, es connecten en sèrie per augmentar la tensió, i després es connecten en paral·lel per obtenir corrent alt, i després el vidre fotovoltaic, EVA o POE, la fulla de bateria, EVA o POE, la fulla posterior es tanca i es pressa la calor en un determinat ordre i finalment es protegeix per un marc d’alumini i la vora de segellat de silicona. Des de la perspectiva de la composició de costos de producció de components, el cost del material representa el 75%, ocupant la posició principal, seguida del cost de fabricació, el cost de rendiment i el cost laboral. El cost dels materials està dirigit pel cost de les cèl·lules. Segons els anuncis de moltes empreses, les cèl·lules representen prop de 2/3 del cost total dels mòduls fotovoltaics.
Els mòduls fotovoltaics se solen dividir segons el tipus de cèl·lula, la mida i la quantitat. Hi ha diferències en la potència de diferents mòduls, però es troben en la fase creixent. La potència és un indicador clau dels mòduls fotovoltaics, que representa la capacitat del mòdul de convertir l’energia solar en electricitat. Es pot veure a partir de les estadístiques de potència de diferents tipus de mòduls fotovoltaics que quan la mida i el nombre de cèl·lules del mòdul són les mateixes, la potència del mòdul és un cristall únic de tipus n> cristall únic P> policristal·lí; Com més gran sigui la mida i la quantitat, més gran és la potència del mòdul; Per als mòduls de cristall únic de Topcon i els mòduls d’heterojunció de la mateixa especificació, la potència d’aquest últim és més gran que la del primer. Segons la previsió de la CPIA, la potència del mòdul augmentarà de 5-10W per any en els propers anys. A més, els envasos del mòdul comportaran una certa pèrdua de potència, inclosa principalment pèrdues òptiques i pèrdues elèctriques. El primer és causat per la transmissió i el desajust òptic de materials d’envasos com el vidre fotovoltaic i l’EVA, i el segon es refereix principalment a l’ús de cèl·lules solars en sèrie. La pèrdua de circuit causada per la resistència de la cinta de soldadura i la barra de bus en si, i la pèrdua de desajust actual causada per la connexió paral·lela de les cèl·lules, la pèrdua de potència total dels dos representa aproximadament un 8%.
1.5. Capacitat instal·lada fotovoltaica: les polítiques de diversos països es condueixen òbviament i hi ha un espai enorme per a la nova capacitat instal·lada en el futur
El món ha arribat bàsicament a un consens sobre les emissions netes de zero sota l’objectiu de protecció ambiental i l’economia dels projectes fotovoltaics superposats han sorgit gradualment. Els països estan explorant activament el desenvolupament de la generació d’energia d’energies renovables. En els darrers anys, els països de tot el món s’han compromès a reduir les emissions de carboni. La majoria dels principals emissors de gasos d’efecte hivernacle han formulat objectius d’energia renovable corresponents i la capacitat instal·lada d’energies renovables és enorme. A partir de l’objectiu de control de la temperatura d’1,5 ℃, Irena preveu que la capacitat d’energia renovable instal·lada global arribarà a 10,8 TW el 2030. A més, segons les dades de Woodmac, el cost del nivell d’electricitat (LCOE) de la generació d’energia solar a la Xina, l’Índia, els Estats Units i altres països és ja inferior a l’energia fòssil més barata i es reduirà encara més en el futur. La promoció activa de les polítiques a diversos països i l’economia de la generació d’energia fotovoltaica ha provocat un augment constant de la capacitat instal·lada acumulada de la fotovoltaica al món i la Xina en els darrers anys. Del 2012 al 2021, la capacitat instal·lada acumulada de la fotovoltaica al món passarà de 104,3 GW a 849,5GW, i la capacitat instal·lada acumulada de fotovoltaica a la Xina passarà de 6,7GW a 307GW, un augment de més de 44 vegades. A més, la capacitat fotovoltaica recentment instal·lada de la Xina representa més del 20% de la capacitat instal·lada total del món. El 2021, la capacitat fotovoltaica recentment instal·lada de la Xina és de 53GW, representant al voltant del 40% de la capacitat recentment instal·lada del món. Això es deu principalment a l’abundant i uniforme distribució dels recursos energètics lleugers a la Xina, al ben desenvolupat aigües amunt i aigües avall i al fort suport de les polítiques nacionals. Durant aquest període, la Xina ha tingut un paper important en la generació d’energia fotovoltaica i la capacitat d’instal·lació acumulada ha representat menys del 6,5%. va saltar al 36,14%.
A partir de l’anàlisi anterior, la CPIA ha donat la previsió per a instal·lacions fotovoltaiques recentment augmentades de 2022 a 2030 a tot el món. Es calcula que en condicions tant optimistes com conservadores, la capacitat global recentment instal·lada el 2030 serà de 366 i 315GW respectivament, i la capacitat recentment instal·lada de la Xina serà de 128, 105GW. A continuació, preveuen la demanda de polisílic en funció de l'escala de la capacitat recentment instal·lada cada any.
1.6. Preparació de demanda de polisilicó per a aplicacions fotovoltaiques
Des del 2022 fins al 2030, basada en la previsió de la CPIA per a les instal·lacions de PV recentment augmentades globals en escenaris optimistes i conservadors, es pot predir la demanda de polisílic per a aplicacions fotovoltaiques. Les cèl·lules són un pas clau per realitzar la conversió fotoelèctrica, i les hòsties de silici són les matèries primeres bàsiques de les cèl·lules i el nivell aigües avall del polisílic, per la qual cosa és una part important de la previsió de la demanda de polisílic. El nombre ponderat de peces per quilogram de canyes i lingots de silici es pot calcular a partir del nombre de peces per quilogram i la quota de mercat de canyes i lingots de silici. A continuació, segons la quota de potència i el mercat de les hòsties de silici de diferents mides, es pot obtenir la potència ponderada de les hòsties de silici, i es pot estimar el nombre de hòsties de silici requerit segons la capacitat fotovoltaica recentment instal·lada. A continuació, es pot obtenir el pes de les barres i lingots de silici requerits segons la relació quantitativa entre el nombre de hòsties de silici i el nombre ponderat de canyes de silici i lingots de silici per quilogram. Combinat amb el consum de silici ponderat de canyes de silici/lingots de silici, es pot obtenir la demanda de polisílic per a la capacitat fotovoltaica recentment instal·lada. Segons els resultats de la previsió, la demanda global de polisílic per a les noves instal·lacions fotovoltaiques durant els últims cinc anys continuarà augmentant, augmentant el 2027 i després disminuirà lleugerament en els propers tres anys. Es calcula que en condicions optimistes i conservadores el 2025, la demanda global anual de polisílic per a instal·lacions fotovoltaiques serà de 1.108.900 tones i 907.800 tones respectivament, i la demanda global de polisílic per a aplicacions fotovoltaiques el 2030 serà de 1.042.100 tones en condicions optimistes i conservadores. , 896.900 tones. Segons la XinaProporció de la capacitat instal·lada fotovoltaica global,La demanda de polisílic de la Xina per a ús fotovoltaic el 2025Es preveu que sigui de 369.600 tones i 302.600 tones respectivament en condicions optimistes i conservadores, i 739.300 tones i 605.200 tones a l'estranger respectivament.
2, Demanda final de semiconductors: l'escala és molt menor que la demanda en el camp fotovoltaic i es pot esperar un creixement futur
A més de fer cèl·lules fotovoltaiques, el polisilic també es pot utilitzar com a matèria primera per fer xips i s’utilitza en el camp de semiconductors, que es pot subdividir en fabricació d’automòbils, electrònica industrial, comunicacions electròniques, electrodomèstics i altres àmbits. El procés de Polysilicon al xip es divideix principalment en tres passos. Primer, el polisilicó s’extreu en lingots de silici monocristal·lins i després es talla en hòsties de silici primes. Les hòsties de silici es produeixen a través d’una sèrie d’operacions de trituració, xameatge i polit. , que és la matèria primera bàsica de la fàbrica de semiconductors. Finalment, l’hòstia de silici es talla i es fa làser en diverses estructures de circuit per fer productes de xip amb certes característiques. Les hòsties comunes de silici inclouen principalment hòsties polides, hòsties epitaxials i hòsties SOI. La hòstia polida és un material de producció de xip amb una gran planitud obtinguda polint la gerna de silici per eliminar la capa danyada a la superfície, que es pot utilitzar directament per fer xips, hòsties epitaxials i hòsties de silici SOI. Les hòsties epitaxials s’obtenen mitjançant un creixement epitaxial de les hòsties polides, mentre que les hòsties de silici SOI es fabriquen per unió o implantació d’ions en substrats d’hòsties polides i el procés de preparació és relativament difícil.
Mitjançant la demanda de polisílic en el semiconductor el 2021, combinada amb la previsió de l’agència de la taxa de creixement de la indústria de semiconductors en els pròxims anys, la demanda de polisílic en el camp de semiconductors del 2022 al 2025 es pot estimar aproximadament. El 2021, la producció global de polisílic de qualitat electrònica representarà al voltant del 6% de la producció total de polisílic, i el polisílic de grau solar i el silici granular representaran al voltant del 94%. La majoria de polisílic de qualitat electrònica s’utilitza en el camp de semiconductors, i altres polisílics s’utilitzen bàsicament a la indústria fotovoltaica. . Per tant, es pot suposar que la quantitat de polisílic utilitzada a la indústria de semiconductors el 2021 és d’unes 37.000 tones. A més, segons la futura taxa de creixement compost de la indústria de semiconductors prevista per Fortunebusiness Insights, la demanda de polisílic per a ús de semiconductors augmentarà a un ritme anual del 8,6% del 2022 a 2025. Es calcula que el 2025, la demanda de polisílic en el camp semiconductor serà al voltant de 51.500 tones. (Font de l'informe: Future Think Tank)
3, Importació i exportació de Polysilicon: les importacions superen amb escreix les exportacions, amb Alemanya i Malàisia que representen una proporció més elevada
El 2021, al voltant del 18,63% de la demanda de polisílic de la Xina provindrà de les importacions i l'escala de les importacions supera amb escreix l'escala de les exportacions. Del 2017 al 2021, el patró d’importació i exportació de polisílic està dominat per les importacions, que pot ser deguda a la forta demanda a l’aigua de la indústria fotovoltaica que s’ha desenvolupat ràpidament en els darrers anys i la seva demanda de polisílic representa més del 94% de la demanda del total; A més, la companyia encara no ha dominat la tecnologia de producció de polisílic de qualitat electrònica d’alta puresa, de manera que alguns polisílics requerits per la indústria del circuit integrat encara han de confiar en les importacions. Segons les dades de la branca de la indústria del silici, el volum d’importació va continuar disminuint el 2019 i el 2020. El motiu fonamental de la disminució de les importacions de polisílic el 2019 va ser l’augment substancial de la capacitat de producció, que va passar de 388.000 tones el 2018 a 452.000 tones el 2019 a pèrdues, de manera que la dependència d’importació del polisilicó és molt inferior; Tot i que la capacitat de producció no ha augmentat el 2020, l’impacte de l’epidèmia ha provocat retards en la construcció de projectes fotovoltaics i el nombre d’ordres de polisílic ha disminuït en el mateix període. El 2021, el mercat fotovoltaic de la Xina es desenvoluparà ràpidament i l’aparent consum de polisílic arribarà a 613.000 tones, impulsant el volum d’importació al rebot. En els últims cinc anys, el volum d’importació de polisílic net de la Xina ha estat d’entre 90.000 i 140.000 tones, de les quals unes 103.800 tones el 2021. Es preveu que el volum d’importació de polisílic net de la Xina es mantingui al voltant de 100.000 tones a l’any des del 2022 fins al 2025.
Les importacions de polisílic de la Xina provenen principalment d’Alemanya, Malàisia, Japó i Taiwan, Xina, i les importacions totals d’aquests quatre països representaran el 90,51% el 2021. Al voltant del 45% de les importacions de polisílic de la Xina provenen d’Alemanya, el 26% de Malàisia, el 13,5% del Japó i el 6% de Taiwan. Alemanya és propietària del gegant del polisílic mundial Wacker, que és la font més gran de polisílic a l'estranger, que representa el 12,7% de la capacitat de producció global total el 2021; Malàisia compta amb un gran nombre de línies de producció de polisílic de la companyia OCI de Corea del Sud, que prové de la línia de producció original a Malàisia de Tokuyama, una empresa japonesa adquirida per OCI. Hi ha fàbriques i algunes fàbriques que OCI va passar de Corea del Sud a Malàisia. El motiu de la reubicació és que Malàisia proporciona espai de fàbrica gratuït i el cost de l’electricitat és d’un terç inferior al de Corea del Sud; Japó i Taiwan, Xina, tenen Tokuyama, Get i altres empreses, que ocupen una gran part de la producció de polisílic. un lloc. El 2021, la sortida de Polysilicon serà de 492.000 tones, que la recent instal·lada capacitat fotovoltaica i la demanda de producció de xip serà de 206.400 tones i 1.500 tones respectivament, i les 284.100 tones restants s’utilitzaran principalment per a processament aigües avall i exportades a l’estranger. En els enllaços aigües avall del polisilicó, s’exporten les hòsties, les cèl·lules i els mòduls de silici, entre els quals l’exportació de mòduls és particularment destacada. El 2021, havien estat 4.64 mil milions de hòsties de silici i 3.200 milions de cèl·lules fotovoltaiquesexportatde la Xina, amb una exportació total de 22,6GW i 10,3GW respectivament, i l’exportació de mòduls fotovoltaics és de 98,5GW, amb molt poques importacions. En termes de composició de valor d’exportació, les exportacions del mòdul el 2021 arribaran als 24.61 mil milions de dòlars americans, representant el 86%, seguit de les hòsties i les bateries de silici. El 2021, la producció global d’hòsties de silici, cèl·lules fotovoltaiques i mòduls fotovoltaics arribarà al 97,3%, al 85,1%i al 82,3%, respectivament. S’espera que la indústria fotovoltaica global continuï concentrant -se a la Xina durant els propers tres anys, i el volum de sortida i exportació de cada enllaç serà considerable. Per tant, es calcula que del 2022 al 2025, la quantitat de polisílic utilitzat per processar i produir productes aigües avall i exportar -se a l'estranger augmentarà gradualment. Es calcula restant la producció a l'estranger de la demanda de polisílic a l'estranger. El 2025, Polysilicon produït mitjançant el processament de productes aigües avall s'estimarà que exportarà 583.000 tones a països estrangers de la Xina
4, Resum i Outlook
La demanda global de polisílic es concentra principalment en el camp fotovoltaic i la demanda al camp de semiconductors no és un ordre de magnitud. La demanda de polisilicó és impulsada per instal·lacions fotovoltaiques i es transmet gradualment a Polysilicon a través de l’enllaç de mòduls fotovoltaics-cel·lular-wafer, generant demanda. En el futur, amb l'expansió de la capacitat instal·lada fotovoltaica global, la demanda de polisílic és generalment optimista. Optimista, la Xina i les instal·lacions de PV recentment augmentades que provoquen la demanda de polisílic el 2025 serà de 36,96GW i 73,93GW respectivament, i la demanda en condicions conservadores també arribarà als 30,24GW i als 60,49GW respectivament. El 2021, l’oferta i la demanda globals de polisílic seran ajustats, donant lloc a preus elevats de polisílic mundials. Aquesta situació pot continuar fins al 2022 i passar gradualment a l’etapa de l’oferta solta després del 2023. A la segona meitat del 2020, l’impacte de l’epidèmia va començar a debilitar -se i l’expansió de producció aigües avall va impulsar la demanda de polisílic i algunes empreses líders van planejar ampliar la producció. Tot i això, el cicle d’expansió de més d’un anys i mig va donar lloc a l’alliberament de la capacitat de producció a finals de 2021 i 2022, donant lloc a un augment del 4,24% el 2021. Hi ha una bretxa d’oferta de 10.000 tones, de manera que els preus han augmentat bruscament. Es preveu que el 2022, en les condicions optimistes i conservadores de la capacitat instal·lada fotovoltaica, la bretxa d’oferta i demanda serà de -156.500 tones i 2.400 tones respectivament, i l’oferta general encara estarà en un estat d’oferta relativament curta. El 2023 i més enllà, els nous projectes que van iniciar la construcció a finals del 2021 i principis del 2022 començaran a la producció i aconseguiran un augment de la capacitat de producció. L’oferta i la demanda s’afluixaran gradualment i els preus poden estar sota la pressió a la baixa. En el seguiment, s’ha de prestar atenció a l’impacte de la guerra russa-ukraïna en el patró d’energia global, que pot canviar el pla global de la capacitat fotovoltaica recentment instal·lada, que afectarà la demanda de polisílic.
(Aquest article només és per a la referència dels clients de Urbanmines i no representa cap consell d’inversió）